3. Микробные токсины.
Экзотоксины выделяются в окружающую среду в процессе жизнедеятельности микроорганизма. Белковые токсины образуются различными видами микроорганизмов: дифтерийной и столбнячной палочками, возбудителями газовой гангрены, ботулизма, стафилококками, стрептококками, некоторыми видами дизентерийных микробов, кишечной палочкой, холерным вибрионом и другими микроорганизмами. Это белки с разной молекулярной массой простой или сложной структуры.
Независимо от сложности строения токсины имеют два центра. Один из них фиксирует молекулу токсина на соответствующем клеточном рецепторе, второй - токсический фрагмент - проникает внутрь клетки, где блокирует жизненно важные метаболические реакции.
Будучи белками, экзотоксины, как правило, термолабильны (разрушаются при t 60°С). Дифтерийный токсин разрушается при t 60°С в течение часа, столбнячный - в течение 20 минут. Но имеются и термостабильные токсины, которые могут переносить кратковременное кипячение. Это токсины возбудителя ботулизма, стафилококка, холерного вибриона, кишечной палочки.
Белковые токсины малоустойчивы и к действию света, кислорода, кислот и щелочей.
Экзотоксины обладают избирательным действием на отдельные органы и ткани организма. Специфичность токсического действия определяется избирательной фиксацией токсина на рецепторах клеток-мишеней определенных тканей (эпителиальной, нервной и др.) организма человека и животных. Дифтерийный токсин вызывает некроз в месте введения, повреждает надпочечники и мышцу сердца; столбнячный токсин воздействует на двигательные нервные клетки.
При парентеральном введении белковых токсинов они вызывают образование специфических веществ (антител), способных нейтрализовать эти токсины, т.е. они обладают хорошо выраженной антигенностью.
Одни токсины (дифтерийный, столбнячный, анаэробной инфекции) разрушаются под действием пищеварительных ферментов, вследствие чего они являются безвредными при введении их через рот; другие (ботулинический, патогенных стафилококков) не разрушаются в желудке и кишечнике и вызывают отравление при пероральном введении.
Экзотоксины характеризуются высокой токсичностью, действуют на восприимчивый организм в малых дозах. Высокую токсичность белковых токсинов можно объяснить особенностью строения участков их молекул, имитирующих структуры субъединиц гормонов, ферментов, нейромедиаторов макроорганизма. Это делает их антиметаболитами вышеупомянутых жизненно важных соединений, блокирующих функциональную активность последних.
Эндотоксины прочно связаны с бактериальной клеткой и выделяются в окружающую среду после гибели клетки. Эндотоксины прочно связаны с бактериальной клеткой и освобождаются только после её разрушения.
Такое деление в некоторой степени условно, т.к. связь экзотоксинов с бактериальной клеткой может колебаться в широких пределах; экзотоксины могут быть полностью секретируемые, частично секретируемые и несекретируемые.
Независимо от прочности связи с клеткой токсины различаются по химической структуре.
По своей химической природе токсины являются либо белками (экзотоксины), либо липополисахаридами (эндотоксины). К токсинам белковой природы относятся экзотоксины, полностью или частично секретируемые бактериями в окружающую среду, а также связанные со структурами микробной клетки.
Экзотоксины образуют возбудители так называемых токсинемических инфекций, к которым относятся дифтерия, столбняк, газовая гангрена, ботулизм, некоторые формы стафилококковых и стрептококковых инфекций. Некоторые бактерии одновременно образуют как экзо-,так и эндотоксины (кишечная палочка, холерный вибрион).
Получение экзотоксинов. 1) выращивание токсигенной (образующей экзотоксин) культуры в жидкой питательной среде; 2)фильтрование через бактериальные фильтры (отделение экзотоксина от бактериальных клеток); можно использовать другие способы очистки. Экзотоксины используют затем для получения анатоксинов.
Получение эндотоксинов. Используются различные методы разрушения микробной клетки, а затем проводят очистку, т.е. отделение эндотоксина от других компонентов клетки. Так как эндотоксины – это липополисахариды, их можно извлечь из микробной клетки путем ее разрушения ТХУ (трихлоруксусная кислота) с последующим диализом для очистки от белков.